CN103657821A

CN103657821A - 一种和田玉超细粉体的制备方法

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Publication number: CN103657821A
Application number: CN201210325690.9A
Authority: CN
Inventors: 张藜泷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种和田玉超细粉体的制备方法，包括步骤：（1）将清洗干净的和田玉原料或其在工艺加工中的边角碎料或粉末通过初级机械破碎的方式，粉碎成和田玉粗粉，其细度≤5mm；（2）将和田玉粗粉通过干法粉磨工艺或湿法粉磨工艺或它们的组合，研磨成和田玉超细粉体，其粒度为20nm~5μm；干法粉磨工艺指：直接将和田玉粗粉经过干法粉磨工艺，研磨一段时间，制备得到和田玉超细粉体；湿法粉磨工艺指：将和田玉粗粉制成料浆后，经过湿法粉磨工艺，研磨一段时间，制备得到和田玉超细粉体，料浆包括和田玉粗粉和分散液，和田玉粗粉在浆料中的质量百分比为10%~60%，分散液包括溶剂和助剂，助剂在分散液中的质量百分比在4%以下。

Description

一种和田玉超细粉体的制备方法

技术领域

本发明涉及一种和田玉超细粉体的制备方法。

背景技术

和田玉是一种以角闪石族单斜角闪石晶系的透闪石为主要矿物成分的玉石，化学成分是含水的钙镁硅酸盐（化学式为Ca:Mg_s(OH)_z(Si₄O₁₁)₂）。透闪石含量越高，和田玉质量就越好。和田玉质地细腻，韧性极高，不易碎、耐磨损；具有温润柔和的油脂光泽，加上半透-微透的透明度，更突出其油脂光泽的柔润细腻，故而是一种艺术观赏、收藏价值极高的珍惜玉种，尤其是在爱玉之国、崇玉之邦的中国，在发源于新石器时代早期而绵延至今深厚的“玉文化”背景下，和田玉被认为是中华民族的瑰宝，被誉为我国的“国石”。因此，被制成项链、手镯、指环、玉佩等宝石饰品，或雕刻工艺品等用于赏玩和收藏。

和田玉的矿物组成中含有钙、铁、锰、锌、铜等十三种微量元素，它们对人体有益，因此具有极为突出的医药保健功效，可以调解和恢复人体机能，治疗疾病，促进身心健康。

和田玉产自高入云端的昆仑山脉，原生矿是在一定条件下，由白云石大理石岩与中酸性岩浆岩发生交换作用而形成，随着距今三亿年中新生代造山运动中昆仑山的形成和不断隆起而定位，奇妙的地质演变使得海拔4000米左右的高山上形成了和田玉矿带。正是由于形成地质条件的特殊与苛刻性，更显和田玉的稀有性和珍贵性，同时也使得它有别于其它玉种，具有一些特殊的物化性能。和田玉密度为2.96~3.17g/cm³，摩氏硬度在6.5~6.9之间，具有很高的硬度；与翡翠等、红宝石、蓝宝石、金刚石、水晶、海蓝宝石、橄榄石、祖母绿等其他玉石相比还具有极好的韧性，其韧性达到9，仅次于黑金刚石。虽然和田玉的坚韧使它经得起精雕细琢，再精细的工艺造型也能雕琢得工整流畅、清晰完美，造就了无数的玉雕、玉器等艺术瑰宝。然而，这种强度和韧度兼具的特性却成为和田玉粉体制备，尤其是其超细粉体制备的关键技术难题和挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种和田玉超细粉体的制备方法，能将强度和韧度兼具的和田玉制备成超细粉体，且不破坏和田玉的物相。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种和田玉超细粉体的制备方法，包括如下步骤：（1）将清洗干净的和田玉原材料或其在工艺加工中的边角碎料或粉末通过初级机械破碎的方式，粉碎成和田玉粗粉，所述和田玉粗粉的细度≤5mm；（2）将所述和田玉粗粉通过干法粉磨工艺或湿法粉磨工艺或它们的组合，研磨成和田玉超细粉体，其粒度范围为20nm~5μm；所述干法粉磨工艺是指：直接将所述和田玉粗粉经过干法粉磨工艺，研磨一段时间，制备得到和田玉超细粉体；所述湿法粉磨工艺是指：将所述和田玉粗粉制成料浆后，经过湿法粉磨工艺，研磨一段时间，制备得到和田玉超细粉体，所述料浆包括和田玉粗粉和分散液，所述和田玉粗粉在所述浆料中的质量百分比为10%~60%，所述分散液包括溶剂和助剂，所述助剂在分散液中的质量百分比在4%以下。

本发明的有益效果是：本发明针对和田玉粉体工程中超细化、纳米化所面临的关键技术难题，提供了一种高效、低成本，且节能、环保的和田玉超细纳米粉体的制备方法，本发明制备的和田玉超细粉体具有质地致密、粒度分布均匀、分散性优异等特点，同时不破坏和田玉本身的矿物组成、化学成分和物相，具有跟玉石本身相似的物化和机械性能以及医疗保健、药用等功效。

具体实施方式

下面结合优选具体实施方式对本发明进行详细的阐述。

本发明提供一种和田玉超细粉体的制备方法，在一种实施方式中，包括如下步骤：（1）将清洗干净的和田玉原材料或其在工艺加工中的边角碎料或粉末通过初级机械破碎的方式，粉碎成和田玉粗粉，所述和田玉粗粉的细度≤5mm；（2）将所述和田玉粗粉通过干法粉磨工艺或湿法粉磨工艺或它们的组合，研磨成和田玉超细粉体，其粒度范围为20nm~5μm；所述干法粉磨工艺是指：直接将所述和田玉粗粉经过干法粉磨工艺，研磨一段时间，制备得到和田玉超细粉体；所述湿法粉磨工艺是指：将所述和田玉粗粉制成料浆后，经过湿法粉磨工艺，研磨一段时间，制备得到和田玉超细粉体，所述料浆包括和田玉粗粉和分散液，所述和田玉粗粉在所述浆料中的质量百分比为10%~60%，所述分散液包括溶剂和助剂，所述助剂在分散液中的质量百分比在4%以下。

在其他一些实施例中：

优选和田玉粗粉的细度为0.2mm~3mm，进一步优选细度为<0.2mm。

优选初级机械破碎包括：鄂式破碎、圆锥破碎、辊式破碎、锤式破碎及反击式破碎其中的一种或它们的组合。

优选所述和田玉超细粉体至少在一个维度上的颗粒尺寸达到纳米（≤100nm）或亚微米（100nm～1.0μm）级别。

优选所述的助剂为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙醇胺、十二烷基磺酸钠，聚磷酸盐中的一种或几种混合物。

优选助剂在分散液中的质量百分比为0.1%~1.0%。

优选分散液的溶剂为去离子水、醇溶液或它们的混合。

优选，用于所述干法粉磨工艺的设备包括：气流磨、高速机械冲击磨等；用于所述湿法粉磨工艺的设备包括：砂磨机、胶体磨等；既能用于干法粉磨工艺，又能用于湿法粉磨工艺或干法粉磨工艺和湿法粉磨工艺混合的设备包括：振动磨、搅拌磨、球磨机等。

当采用所述气流磨时，其工艺参数优选如下：所投入的物料为所述和田玉粗粉，优选为细度0.2mm~3mm的和田玉粗粉，气流介质为：空气、过热蒸汽或惰性气体，气流速度为300~500m/s，工作气体压强0.6~1.4Mpa，研磨时间为20min~5h；优选地，气流磨可选择扁平式（也称圆盘式）气流磨、循环管式气流磨、对喷式气流磨、靶式（单喷式）气流磨、流态化对喷式（汇聚式）气流磨等，其中扁平式气流磨和循环管式气流磨能有效粉碎脆性物料，但对韧性物料的粉碎效果不理想；而靶式气流磨则能有效的粉碎这类物料，但靶式气流磨的成品易受靶材的污染。对喷式气流磨具有冲击动能大，可以粉碎莫氏硬度9.5级以下的各种脆性和韧性物料；克服了靶式和循环式磨体构件易损坏的缺点，减少产品的污染，延长设备使用寿命。当采用高速机械冲击磨时，其工艺参数如下：高速机械冲击磨转子上的冲击原件可是棒式、锤式、刀片等形式，锤头线速度范围控制在40m/s- 160m/s，参数控制稳定后，将所述和田玉粗粉送，优选细度为0.2mm~3mm的和田玉粗粉送入到高速机械冲击磨，研磨30min~30h。

当采用胶体磨时，其工艺参数优选如下：将细度≤0.2mm的和田玉粗粉料浆给入圆盘之间，两盘之间的间隙为0.02~1mm；所使用盘的形状可以是平的、带槽的和锥形的，转速为3000~15000r/min；研磨时间为15min~3h。

当采用砂磨机时，其工艺参数如下：将研磨介质加入到研磨容器中，其介质填充率为50%～85%（体积百分比）；再加入所述和田玉粗粉的料浆，优选细度为0.2mm~3mm的和田玉粗粉的料浆，所采用的研磨介质为直径在0.03mm~2.5mm间的天然砂、钢珠、氧化铝珠、碳化钨珠、钛珠、纯锆珠、硅酸锆珠或氧化锆珠中的一种或几种；球料质量比（即为研磨介质与和田玉粉原料的质量比）为（0.25~4）：1，搅轴翼端线速度为8~18m/s；研磨时间为30min～30h。

当采用振动磨时，其工艺参数优选如下：所投入的物料为所述和田玉粗粉或其料浆，优选细度为0.2mm~3mm的和田玉粗粉或其料浆，研磨介质为棒状或球形的氧化锆、钢球或耐磨合金，研磨介质的级配为2~4种规格，研磨介质的直径为Ф10~30mm；研磨介质的填充率为65%~85%（体积百分比）；物料的填充率（筒体内物料体积占研磨介质间空隙的百分数）为80%~120%；激振力可通过调节偏心重块的角度来调整，角度范围可在30°~90°之间，振动频率为16~35Hz，振幅为2~7mm；研磨时间为20min~30h。

当采用搅拌磨时，其工艺参数优选如下：将高强度研磨介质加入研磨容器中，其介质填充率为40%～80%（体积百分比），再加入所述和田玉粗粉或其料浆，优选细度为0.2mm~3mm的和田玉粗粉或其料浆，所述高强度研磨介质为球形或短圆柱形，其直径为0.03mm~6mm，为锆砂（Ф0.3-1.5mm）、钢球（Ф0.2-1.5mm）、石英砂（20-30目）、氧化锆（Ф0.5-3.5mm）、玛瑙球（Ф0.03~2.0mm）等，球料质量比（即为研磨介质与和田玉粉原料的质量比）为10～35，搅拌速度为200~3000r/min，干法研磨时线速度为4～10m／s，研磨时间为20min～5h；湿法研磨时线速度为10～13m／s，研磨时间为15min～3h。

当采用球磨机时，其工艺参数优选如下：将所述和田玉粗粉或其料浆，优选细度为0.2mm~3mm的和田玉粗粉或其料浆装入到行星式高能球磨机的研磨罐中，所用的研磨罐材质为玛瑙、刚玉陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、不锈钢、高耐磨钢、锰钢、尼龙、聚四氟乙烯、硬质合金等；球磨介质为玛瑙、氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅、不锈钢、高耐磨钢、锰钢、尼龙、硬质合金球，半径为2mm~25mm，球料比为10~30，转速为50~450r/min，研磨时间为20min~30h。

优选所述和田玉原材料为山料、山流水料、戈壁料、籽玉中的一种或它们的组合；颜色为白、青、黄、墨、碧五种颜色中的一种或它们的组合。

本发明在将和田玉制备成超细粉体后，和田玉本身的矿物组成、化学成分和物相并不会破坏；制备得到的和田玉超细粉体具有质地致密、粒度分布均匀、分散性优异等特点，具有跟玉石本身相似的物化和机械性能以及医疗保健、药用等功效；同时其还独特的具有以下应用：其具有填充、强化、增韧、阻燃、过滤、吸附等作用；和田玉超细粉体可广泛用于制造具有一定功能性的工艺品，饰品、器皿、纺织品、工业用品、农用品、渔业用品、运输用品、电子仪器、精密仪器、运动器材及设备、医药保健品、三废环境净化材料等；此外，由于制得的和田玉超细粉体已经达到纳米级，纳米材料所具有的表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应等，使得纳米粉体在磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化活性、介电性等方面具有常规和田玉所不具备的特性，故此，在磁性材料、电子材料、光学材料，甚至催化、传感器等方面也有广阔的应用前景。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种和田玉超细粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将清洗干净的和田玉原材料或其在工艺加工中的边角碎料或粉末通过初级机械破碎的方式，粉碎成和田玉粗粉，所述和田玉粗粉的细度≤5mm；

（2）将所述和田玉粗粉通过干法粉磨工艺或湿法粉磨工艺或它们的组合，研磨成和田玉超细粉体，其粒度范围为20nm~5μm；

所述干法粉磨工艺是指：直接将所述和田玉粗粉经过干法粉磨工艺，研磨一段时间，制备得到和田玉超细粉体；

所述湿法粉磨工艺是指：将所述和田玉粗粉制成料浆后，经过湿法粉磨工艺，研磨一段时间，制备得到和田玉超细粉体，所述料浆包括和田玉粗粉和分散液，所述和田玉粗粉在所述浆料中的质量百分比为10%~60%，所述分散液包括溶剂和助剂，所述助剂在分散液中的质量百分比在4%以下。

2.如权利要求1所述的和田玉超细粉体的制备方法，其特征在于：所述和田玉粗粉的细度为0.2mm~3mm。

3.如权利要求2所述的和田玉超细粉体的制备方法，其特征在于：所述和田玉粗粉的细度为<0.2mm。

4.如权利要求1所述的和田玉超细粉体的制备方法，其特征在于：所述初级机械破碎包括：鄂式破碎、圆锥破碎、辊式破碎、锤式破碎及反击式破碎其中的一种或它们的组合。

5.如权利要求1所述的和田玉超细粉体的制备方法，其特征在于：所述和田玉超细粉体至少在一个维度上的颗粒尺寸达到纳米或亚微米级别，所述纳米级别是指颗粒尺寸≤100nm，所述亚微米级别是指颗粒尺寸在100nm～1.0μm之间。

6.如权利要求1所述的和田玉超细粉体的制备方法，其特征在于：所述分散液的溶剂为去离子水、醇溶液或它们的组合；所述的助剂为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙醇胺、十二烷基磺酸钠，聚磷酸盐中的一种或几种混合物。

7.如权利要求1所述的和田玉超细粉体的制备方法，其特征在于：所述助剂在分散液中的质量百分比为0.1%~1.0%。

8.如权利要求1所述的和田玉超细粉体的制备方法，其特征在于：

用于所述干法粉磨工艺的设备包括：气流磨、高速机械冲击磨；

用于所述湿法粉磨工艺的设备包括：砂磨机、胶体磨；

既能用于干法粉磨工艺，又能用于湿法粉磨工艺或干法粉磨工艺和湿法粉磨工艺混合的设备包括：振动磨、搅拌磨、球磨机。

9.如权利要求8所述的和田玉超细粉体的制备方法，其特征在于：

采用所述气流磨时，其工艺参数如下：所投入的物料为所述和田玉粗粉，气流介质为：空气、过热蒸汽或惰性气体，气流速度为300~500m/s，工作气体压强0.6~1.4Mpa，研磨时间为20min~5h；

采用所述高速机械冲击磨时，其工艺参数如下：高速机械冲击磨转子上的冲击原件可是棒式、锤式、刀片等形式，锤头线速度范围控制在40m/s- 160m/s，参数控制稳定后，将所述和田玉粗粉送入到高速机械冲击磨，研磨30min~30h；

采用胶体磨时，其工艺参数如下：将细度≤0.2mm的和田玉粗粉料浆给入圆盘之间，两盘之间的间隙为0.02~1mm；，转速为3000~15000r/min；研磨时间为15min~3h；

采用砂磨机时，其工艺参数如下：将研磨介质加入到研磨容器中，其介质填充率的体积百分比为50%～85%；再加入所述和田玉粗粉的料浆，所采用的研磨介质为直径在0.03mm~2.5mm间的天然砂、钢珠、氧化铝珠、碳化钨珠、钛珠、纯锆珠、硅酸锆珠或氧化锆珠中的一种或几种；球料质量比为0.25~4：1，搅轴翼端线速度为8~18m/s；研磨时间为30min～30h；

采用振动磨时，其工艺参数如下：所投入的物料为所述和田玉粗粉或其料浆，研磨介质为棒状或球形的氧化锆、钢球或耐磨合金，研磨介质的级配为2~4种规格，研磨介质的直径为Ф10~30mm；研磨介质的填充率的体积百分比为65%~85%；物料的填充率为80%~120%；激振力可通过调节偏心重块的角度来调整，角度范围可在30°~90°之间，振动频率为16~35Hz，振幅为2~7mm；研磨时间为20min~30h；

采用搅拌磨时，其工艺参数如下：将高强度研磨介质加入研磨容器中，其介质填充率的体积百分比为40%～80%，再加入所述和田玉粗粉或其料浆，所述高强度研磨介质为球形或短圆柱形，其直径为0.03mm~6mm，为锆砂、钢球、石英砂、氧化锆、玛瑙球等，球料质量比为10～35，搅拌速度为200~3000r/min，干法研磨时线速度为4～10m/s，研磨时间为20min～5h；湿法研磨时线速度为10～13m/s，研磨时间为15min～3h；

采用球磨机时，其工艺参数如下：将所述和田玉粗粉或其料浆装入到行星式高能球磨机的研磨罐中，所用的研磨罐材质为玛瑙、刚玉陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、不锈钢、高耐磨钢、锰钢、尼龙、聚四氟乙烯、硬质合金等；球磨介质为玛瑙、氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅、不锈钢、高耐磨钢、锰钢、尼龙、硬质合金球，半径为2mm~25mm，球料比为10~30，转速为50~450r/min，研磨时间为20min~30h。

10.如权利要求1-9任意一项所述的和田玉超细粉体的制备方法，其特征在于：

所述和田玉原材料为山料、山流水料、戈壁料、籽玉中的一种或它们的组合，颜色为白、青、黄、墨、碧五种颜色中的一种或它们的组合。